淺析水利施工中的鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用

□孫 劍（貴州省黔中水利樞紐工程建設(shè)管理局）

1.鉆孔灌注樁常見(jiàn)問(wèn)題分析

目前，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在橋梁、水工建筑物等工程施工中優(yōu)點(diǎn)突出。但同時(shí)，有利就有弊，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要以及大型工程建設(shè)的需要，鉆孔灌注樁技術(shù)在不斷走向成熟的同時(shí)，也面臨很多難題，例如其施工場(chǎng)所主要在地下、在水中，施工工序尤為復(fù)雜，成孔方法各異，地質(zhì)條件千變?nèi)f化，導(dǎo)致其質(zhì)量控制存在很多的限制。而且，從施工人員素質(zhì)來(lái)看，由于經(jīng)驗(yàn)水平有限，對(duì)鉆孔灌注樁技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題不能及時(shí)修復(fù)，直接導(dǎo)致很多質(zhì)量事故的發(fā)生。據(jù)某地調(diào)查顯示，鉆孔灌注樁施工問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，見(jiàn)表1：

表1 鉆孔灌注樁缺陷統(tǒng)計(jì)表

2.水利施工中的鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用

鉆孔灌注樁施工過(guò)程主要可分為成孔階段、清孔階段、水下混凝土灌注階段等3大階段。

2.1 鉆孔

鉆孔分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種方式，下面主要對(duì)正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔方法進(jìn)行介紹。正循環(huán)施工法鉆機(jī)小，重量輕，狹窄地段也適用。正循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿運(yùn)行方向是從泥漿泵輸進(jìn)鉆桿內(nèi)腔，泥漿在泥漿泵、鉆桿、鉆孔和泥漿池之間反復(fù)循環(huán)運(yùn)行，因此，其沖洗液向上返的速度不高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如反循環(huán)鉆孔施工。據(jù)測(cè)算，反循環(huán)沖洗液至少比正循環(huán)加速30倍上。從實(shí)踐來(lái)看，這種成孔方法故障少,簡(jiǎn)單易學(xué)，費(fèi)用較低，值得推廣。如圖1。

圖1 正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔原理示意圖

反循環(huán)鉆進(jìn)施工方法，應(yīng)用范圍較廣，不僅僅適用于填土、粘土、粉土，而且對(duì)于淤泥或者砂礫等都有很好的作用，工藝流程是在樁頂處設(shè)置護(hù)筒，具體施工過(guò)程中泥漿在孔壁上形成一層膜。值得注意的是，施工對(duì)泥漿比重要求很高，一般而言，泥漿比重可取1.02～1.04。作業(yè)時(shí)要確保孔壁的任何部分均保持0.02MPa以上的靜水壓力，護(hù)筒內(nèi)的水位要高出自然地下水位2m以上，鉆機(jī)工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鉆桿端部的鉆頭鉆挖內(nèi)土，沖洗液從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙流入孔底，由鉆桿內(nèi)腔返回地面，反循環(huán)鉆進(jìn)成孔不適用于自重濕陷性黃土層，成孔時(shí)，可添加膨潤(rùn)土等來(lái)增大比重。如圖2。

2.2 清孔

圖2 泵吸反循環(huán)施工法圖

當(dāng)前施工工藝日益先進(jìn)，很多水利工程都采用大直徑鉆孔樁方式，這就對(duì)清除孔底沉淀土具有更高的要求，只有提高承載力，才能為清孔施工工藝創(chuàng)造良好的條件，確保施工質(zhì)量。否則，很容易造成一些斷樁等事故的發(fā)生。另外，清孔的目的是降低泥漿的相對(duì)密度、粘度、含砂率，終孔結(jié)束后，清空時(shí)不能耽擱太久時(shí)間，不然待泥漿沉淀過(guò)多，不僅使得清孔工作難以繼續(xù)進(jìn)行，而且會(huì)造成坍孔等事故的發(fā)生。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，常用的清孔方法有以下幾種：抽漿法清孔，采用抽吸的方法將孔內(nèi)含有鉆渣的漿液抽出，通過(guò)鉆桿以中速向孔底壓入含砂率＜4%的泥漿，該方法適用于各種鉆孔方法形成的樁孔，不需另加機(jī)具，且孔內(nèi)維持泥漿護(hù)壁，不易坍孔。這種方法通過(guò)向孔底通入密度1.15左右的泥漿，不需其他機(jī)具，把多余泥漿替換出來(lái)。這種辦法簡(jiǎn)單易行，而且穩(wěn)定，不易坍孔。但缺點(diǎn)也是存在的，就是有的大顆粒鉆渣很難清除干凈，而且作業(yè)時(shí)間很長(zhǎng)。用砂漿置換鉆渣法清孔，該方法先用掏渣筒盡量清除鉆渣然后以活底箱在孔底灌注60cm厚的特殊砂漿。這里的特殊泥漿是用爐灰與水泥按照一定比例加工而成，再加入水?dāng)嚢瑁芏炔淮螅皾{大部分浮托在水下混凝土的頂面以上，砂漿中可以加入緩凝劑，確保砂漿不被硬化。清孔工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 砂漿置換鉆渣清孔圖

2.3 混凝土的灌注

混凝土的灌注是鉆孔灌注樁施工過(guò)程中另一重要環(huán)節(jié)，常見(jiàn)的有高位灌注和低位灌注兩種方法。如圖4、圖5所示。

圖4 低位灌注示意圖

圖5 高位灌注示意圖

其中，高位灌注混凝土的含氣量較大，施工場(chǎng)地面積相對(duì)于其他灌注方法要大很多，而且由于是高位灌注，需要施工人員到高位作業(yè)，危險(xiǎn)系數(shù)很大，另外，由于需要支架操作，要用到吊車(chē)，操作難度大，灌注速度慢。低位灌注由于在地面作業(yè)，因此導(dǎo)管不長(zhǎng)，混凝土的含氣量較小，操作起來(lái)相對(duì)安全一些，而且沒(méi)有吊車(chē)等設(shè)備，成本也大大降低，速度也比較快，因此，低位灌注應(yīng)用較廣，一些大型水利工程施工中都用到這種施工方法。操作時(shí)也比較簡(jiǎn)單，只要對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)管口就可以了，導(dǎo)管的組裝方式主要有：整節(jié)式、套筒式和活節(jié)式3種，見(jiàn)圖6。

圖6 三種組裝方式圖

3.結(jié)語(yǔ)

總之，水利施工中的鉆孔灌注樁技術(shù)優(yōu)點(diǎn)突出，對(duì)鄰近建筑物影響較小，所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、施工安全。盡管如此，每一道工序施工都應(yīng)該嚴(yán)格地進(jìn)行，避免疏忽作業(yè)，切實(shí)保證工程質(zhì)量。

[1]蒲智明.鉆孔灌注樁施工中若干問(wèn)題的處理.山西建筑.2005.31（19）：83-84.

[2]樸麗.影響灌注樁質(zhì)量的因素及預(yù)防措施.鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，24（5）.

[3]李繼業(yè)，劉福勝.新型混凝土實(shí)用技術(shù)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.